Цель:
1) закрепить понятия: повышающая и понижающая передача, цилиндрическая зубчатая передача, скорость движения;
2) познакомиться с понятиями: ременная передача, шкив, передаточное число ременной передачи;
3) выяснить, какая передача, цилиндрическая зубчатая, используемая в прошлом проекте, или ременная даст наибольший выигрыш в скорости.
Вопросы для обсуждения:
Как вы думаете, что представляет из себя ременная передача?
Какие устройства с ременной передачей вам знакомы?
Общие сведения:
Ременная передача, возможно, была одной из первых передач, которую применил человек.
Менялся материал для изготовления ремня и шкивов, но неизменным оставалось передаточное отношение (число), определяемое как результат деления числа оборотов ведущего и ведомого вала (шкива). Точно также, как определяется передаточное число цилиндрической зубчатой передачи.
Шкив - это колесо с желобом по ободу, используемое в ременной передаче.
Как и в случае с простыми механизмами, нет точных сведений, когда они были изобретены. Известно, что уже в 1500 году до н.э. у ассирийцев были подъемные механизмы на основе канатов и блоков. Первые письменные описания устройства подъемного крана, использующего блоки, встречаются в трактате римского архитектора Витрувия, написанного в I веке до н.э.
Шкивы в ременных передачах служат для:
1. изменения места приложения вращающего момента;
2. изменения направления вращения;
3. увеличения и уменьшения скорости вращения;
4. увеличения вращающего момента.
Ременная передача – это два шкива соединены приводным ремнем. Когда одно из колес начинает крутиться, крутящий момент с помощью ремня передается на второе колесо и приводит его в движение. Например, ременный привод автомобиля передает крутящий момент с двигателя на другие устройства, такие как электрический генератор или помпу системы охлаждения.
Однако ремень, соединяющий шкивы, может проскальзывать.
Ведущий шкив – шкив, вращение которого происходит от какой-либо внешней силы (это может быть двигатель или человек, вращающий рукоятку). Ведущий шкив приводит в движение другой шкив, связанный с ним ремнем.
Ведомый шкив – шкив, который приводится в движение ведущим шкивом.
Понижающая передача – передача, в которой малое колесо вращает большое ведомое и в результате скорость вращения уменьшается.
Повышающая передача – передача, в которой большое ведущее колесо вращает маленькое ведомое и в результате скорость вращения увеличивается.
Ременная передача используется в автомобилях с начала их изобретения. Первые автомобили передвигались медленнее, чем лошади.
Первый американский автомобиль — машина-амфибия Оливера Эванса
Чтобы улучшить конструкцию, разработчики автомобилей придумывали механизмы,
которые могли бы повлиять на скорость автомобиля.
Автомобиль Бенца, 1885 год. Первый серийный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.
Инженеры также улучшали колеса и изменяли их размеры и материалы.
Франция, 1898 год. Рено Voiturette (англ.)
Сегодня автомобили могут двигаться быстрее 400 км/ ч.
Итак, какие улучшения были сделаны, чтобы заставить автомобили ездить быстрее?
Какие элементы могут влиять на время, необходимое для наиболее быстрого перемещения автомобиля на некоторое расстояние?
Какой вывод можно сделать о взаимосвязи между размером колеса и временем, необходимым для того, чтобы автомобиль проехал определенное расстояние?
Как можно измерить скорость объекта?
Задание 1.
Рассмотрите изображение.
Сколько из них ремней и сколько шкивов?
Найдите:
- ремень, 33 мм,
- ремень, 24 мм,
- втулка/шкив, ½-модульную,
- ступица/шкив, 18x14 мм,
- ступица/шкив, 24x4 мм.
Загляните в активный словарь и попробуйте ответить, почему некоторые детали имеют двойное название. Подумайте, чем ступица отличается от шкива, и что получится, если совместить свойства ступицы и шкива в одной детали.
Систему шкивов можно собрать в трёх различных положениях:
положение для нормальной скорости (два больших шкива) – прямая ременная передача,
положение для снижения скорости (маленький шкив и большой шкив) – понижающая ременная передача,
положение для повышения скорости (большой шкив и маленький шкив) – повышающая ременная передача.
Дополнительно можно поэкспериментировать с колёсами разного диаметра. Машина с ведущими колёсами какого диаметра двигается быстрее?
Активный словарь:
Шкив – колесо с ободом или канавкой по окружности.
Ступица – средняя часть колеса, в средине которой имеется отверстие для оси.
Ременная передача – два шкива, соединённых ремнём.
Втулка – деталь, имеющая осевое отверстие.
Скорость — это мера того, насколько быстро объект движется по отношению к точке отсчета. Скорость рассчитывается путем деления расстояния на время.
Ускорение — мера изменения скорости.
Единица скорости — это расстояние, пройденное за определенное время, на пример метры в секунду.
Прямая ременная передача — ведущий и ведомый шкивы вращаются с одинаковой скоростью, потому что колеса имеют одинаковый диаметр.
В повышающей передаче увеличивается скорость, но уменьшается сила и, кроме того, в ней может произойти проскальзывание ремня.
Видео для ознакомления:
https://youtu.be/dQQLalkZ6oY
https://youtu.be/uX6QzvLv7mY
https://youtu.be/9qX3KmqnPmE
https://youtu.be/M3ST5OYXnW8?list=PLtipUOWJ2RaSUt4CSkSO7XOwIbErcOu1a
https://youtu.be/29knxSsFDC4
https://youtu.be/dm9U8ArU7kk